книги из ГПНТБ / Николай Семенович Курнаков - основоположник физико-химического анализа к столетию со дня рождения Н. С. Курнакова (1860-1960)

Н. С. Курнакова заводские методы аффинажа сы­ рой платины, превзошедшие достижения зарубеж­ ной техники.

Совместно с С. Ф. Жемчужным Н. С. Курнакоз изучал реакцию обмена между хлористым магнием и сернокислым натрием в присутствии воды. Эта реакция имеет исключительное практическое значе­ ние для понимания процессов, происходящих в со­ ляных озерах. Глубокое изучение природных про­ цессов позволило ему в 1912 г. предположить нали­ чие в окрестностях Соликамска залежей калиевых солей. Разрабатываться Соликамское месторожде­ ние стало только при Советской власти. Дальней­ шее исследование природных солевых систем свя­ зано с изучением рассолов и pan залива Кара-Богаз- Гол.

В результате многолетней исследовательской работы, проводимой под непосредственным руко­ водством Н. С. Курнакова, в нашей стране создано производство природного сульфата натрия, прево­ сходящего по своей чистоте сульфат натрия, полу­ чаемый заводским путем.

Н. С. Курнаков неоднократно избирался членом

этого момента Николай Семенович становится од­ ним из руководителей химической лаборатории Академии наук, в которой до его прихода работали Н. Н. Бекетов и другие выдающиеся русские хими­ ки. Дальнейшая научная работа Николая Семено­ вича непосредственно связана с деятельностью ря­ да крупнейших научно-исследовательских институ­ тов Академии наук.

8

В 1916 г. Н. С. Курнаков совместно с академи­ ками В. И. Вернадским и А. Е. Ферсманом органи­ зует при Академии наук Комиссию естественных производительных сил (КЕПС). В 1918 г. организу­ ется Институт физико-химического анализа, дирек­ тором которого становится Н. С. Курнаков. Созда­ ется также Институт платины и других благород­ ных металлов, в котором Николай Семенович при­ нимает на себя руководство работами по исследова­

1927 г. Н. С. Курнаков отказывается от этой долж­ ности, оставаясь научным консультантом и прини­ мая самое деятельное участие в работе института.

В 1934 г. в связи с переводом Академии наук из Ленинграда в Москву химические учреждения Ака­ демии наук подверглись преобразованию. Лабора­ тория общей химии, Институт физико-химического анализа, Институт платины и других благородных металлов объединяются в Институт общей и неор­ ганической химии Академии наук СССР (ИОНХ). Его директором назначается академик Н. С. Кур­ наков. Дальнейшая научная деятельность Николая Семеновича связана главным образом с этим ин­ ститутом, которым он руководит до конца своей жизни. После его смерти институту присваивается имя Н. С. Курнакова.

С 1930 по 1938 г. Н. С. Курнаков был председате­ лем химической ассоциации Академии наук СССР. С 1935 г. он консультирует во вновь организуемом Всесоюзном институте алюминия и магния (ВАМИ).

9

В 1936 г. Н. С. Курнаков был избран заведую­ щим кафедрой общей химии Московского государ­ ственного университета, где он ввел специальности по металлографии и физико-химическому анализу.

вым было опубликовано свыше 400 работ. Огромное число экспериментальных работ по металлическим, соляным и органическим системам позволило сде­ лать важнейшие теоретические обобщения по ос­ новным химическим представлениям, строению ди­ аграмм состояния и связи геометрических форм диаграмм состояний с характером химических пре­ вращений, происходящих в системах.

Николай Семенович был выдающимся новато­ ром в науке. Исключительно много им было сдела­ но для развития теории химии. Он был одним из непревзойденных в нашей стране знатоков соляно­ го дела, целиком отдавал себя исследованию и строительству этой важной области народного хо­ зяйства, собирал вокруг себя многочисленных уче­ ников и последователей.

Н. С. Курнаков вооружил нас надежным науч­ ным методом — физико-химическим анализом, на основе которого разрешаются сложные теоретиче­ ские и практические вопросы.

Огромные заслуги академика Н. С. Курнакова в развитии химической науки получили должное признание. В 1935 г. ему была присуждена Первая Менделеевская премия, в 1939 г. он был награжден орденом Трудового Красного Знамени.

10

В декабре 1940 г. советская научная обществен­ ность торжественно отмечала 80-летие со дня рож­ дения Н. С. Курнакова. Правительство СССР от­ метило эту дату присуждением юбиляру звания Заслуженного деятеля науки СССР, а Всесоюзное химическое общество им. Д. И. Менделеева избра­ ло его своим почетным членом.

14 марта 1941 г. Совет Народных Комиссаров

СССР присудил академику Н. С. Курнакову за ра­ боты по физико-химическому анализу Сталинскую премию. Эта последняя награда застала его уже тяжело больным. 19 марта 1941 г. Николай Семе­ нович скончался.

Памяти Н'. С. Курнакова были посвящены не­ крологи во всех крупнейших химических журналах мира.

МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Экспериментальное исследование химического взаимодействия металлов Н. С. Курнаков стал про­ водить с 1900 г. Было выявлено, что химические соединения, образованные из двух или более метал­ лов, существенно отличаются от обычных неоргани­ ческих и органических соединений, с которыми до

этого имели дело химики. Своеобразие заключалось в том, что эти соединения часто были в широких пределах переменного состава и выделить их в чи­ стом виде обычными препаративными методами не всегда удавалось.

Н. С. Курнаковым были исследованы равновес­ ные системы из металлических компонентов с по­

строением и последующим анализом диаграмм «со­ став—свойство», т. е. методом физико-химического анализа. Наиболее характерной особенностью фи­ зико-химического анализа Н. С. Курнаков считал «приложение геометрического метода к изучению соотношений между составом и свойствами равно­ весных систем». По его словам, «физико-химиче­ ский анализ есть отдел химии, который посредством геометрического исследования диаграмм фактор равновесия — свойство устанавливает число, хими­ ческую природу и границы существования фаз в равновесных системах...

Как и всякая функция, зависимость между со­ ставом и измеримым свойством может быть пред­

быть системы как из одного, так и из двух, трех и большего числа компонентов. Н. С. Курнаков ука­ зывал на десять основных методов физико-химиче­ ского анализа с подразделением измеряемых свойств.

I. Термические методы

1) плавкость — растворимость (термический ана­ лиз) ;

2)теплота образования (калориметрия);

3)теплоемкость;

4)теплопроводность; •

5)термодинамический потенциал.

II. Время превращений

1)скорость кристаллизации и химических ре­

акций.

12

III. Электрический анализ

1)электропроводность и электросопротивление;

2)электродвижущая сила (электрометрия);

3)термоэлектрическая сила;

4)диэлектрическая проницаемость. IV. Оптический анализ

1)показатель преломления (рефрактометрия);

2)вращение плоскости поляризации (поляримет-

рия);

3)двойное лучепреломление (оптические констан­ ты);

4)спектры поглощения. V. Микроструктура

1)микрофотография в отраженном и проходящем свете.

VI. Рентгенография

VII. Волюмометрический анализ

1)удельный вес и удельный объем;

2)объемное сжатие;

3)коэффициент теплового расширения (дилато­ метрия) .

VIII. Молекулярное сцепление

1)внутреннее трение (вискозиметрия);

2)твердость;

3)давление истечения;

4)модуль упругости деформации (сжатие, растя­ жение и др.);

5)время релаксации;

6)поверхностное натяжение. IX. Магнитный анализ

1)магнитная проницаемость;

2) магнитное вращение плоскости поляризации.

X. Тензиметрический анализ

1)изотермы упругости газов и паров;

2)кривые нагревания (кипения).

Многие из перечисленных методов применялись

в лабораториях и до Н. С. Курнакова, но им впер­ вые было осуществлено приложение этих методов к решению задач физико-химического анализа.

Н. С. Курнаков смело внедрял в химическую лабораторию новейшие достижения эксперимен­ тальной техники, особенно это относится к физиче­ скому эксперименту. Так, вскоре после изобретения Ле-Шателье платина-платинородиевой термопары Николай Семенович создает автоматический само­ регистрирующий прибор для изучения процессов, происходящих с веществами при изменении их тем­ пературы, известный ныне всему миру под назва­ нием «пирометра Курнакова».

Этот прибор в огромной степени способствовал развитию одного из основных методов физико-хи­ мического анализа — термического. Не менее важ­ ную роль сыграл этот прибор и в развитии химиче­ ского эксперимента. Созданием «пирометра Курна­ кова» был сделан первый шаг к автоматизации хи­ мического эксперимента, к замене субъективных данных экспериментатора на объективные данные прибора. В настоящее время «пирометр Курнако­ ва» усовершенствован и широко применяется во всех лабораториях физико-химического анализа.

Наряду с записью температуры, пирометр с по­ мощью дополнительно поставленных гальваномет­ ров может одновременно записывать еще два свой­ ства. Чаще всего один из гальванометров использу­ ется для записи разницы температур между одно­

14

временно нагреваемыми образцом исследуемого вещества и каким-либо эталоном, не изменяющим­ ся при исследуемых температурах. Это позволяет обнаруживать даже самые незначительные тепло­

методика визуально-политермического анализа, ос­ нованная на наблюдении температуры появления

или исчезновения кристаллов в расплаве. Метод визуально-политермического анализа очень прост и значительно ускоряет работу, но дает сведения только о ликвидусе диаграммы плавкости, в то вре­ мя как рассмотренный выше метод термического анализа позволяет изучать диаграммы состояния полностью.

При исследовании растворимости солей Н. С. Курнаков столкнулся с необходимостью строгого соблюдения постоянства температуры в течение длительного времени. Эта сложная по тому време­ ни задача была успешно разрешена созданием термостата с автоматическим регулированием тем­

наиболее экономичным для приборов такого клас­ са точности. Простота и дешевизна использованных

15

при его создании материалов и деталей сочетается с достаточно надежной работой.

Исследования Н. С. Курнакова по растворимо­ стям в солевых системах явились основой для соз­ дания в нашей стране целого ряда новых отраслей промышленности. Этот метод получил особенно ши­ рокое распространение в дальнейших работах уче­ ников Н. С. Курнакова.

Еще Д. И. Менделеев рассматривал процессы растворения не как чисто физическое явление, но как явление, сопровождающееся химическими пре­ вращениями в системе «растворитель ■— растворен­ ное вещество». Это наглядно подтверждается при исследовании процессов растворения одним из ме­ тодов физико-химического анализа — методом изо­ термической растворимости. Изучение растворимо­ сти вещества, установление образующихся в ре­ зультате взаимодействия растворяемого вещества с растворителем новых твердых фаз позволяет уста­ новить механизм происходящих процессов. Практи­ ческое значение и теоретический интерес этих яв­ лений велики.

Придавая большое значение внедрению в хими­ ческую лабораторию физических методов исследова­ ния, Н. С. Курнаков всегда использовал новинки физического эксперимента. Вскоре после изобрете­ ния двойного мостика Томпсона этот прибор стал широко применяться в лаборатории Н. С. Курна­ кова для изучения электропроводности сплавов; приспособлен этот прибор был и для измерения ма­ лых сопротивлений.

Позднее этот метод исследования вещества был Н. С. Курнаковым автоматизирован применением

16